[发明专利]方向性电磁钢板及其制造方法

说明书

一种方向性电磁钢板，该方向性电磁钢板以质量％计含有C：0.010％以下、Si：2.50～4.00％、酸可溶性Al：0.010％以下、N：0.012％以下、Mn：1.00％以下、S：0.020％以下，剩余部分包含Fe及不可避免的杂质，在钢板表面具有张力绝缘皮膜，并且在张力绝缘皮膜与钢板表面的界面具有平均膜厚为1.0nm～1.0μm的SiO₂中间氧化膜层，其中，在SiO₂中间氧化膜层的表面的反射型红外分光分析中，1250(cm^‑1)的峰强度I_A与1200(cm^‑1)的峰强度I_B满足I_B/I_A≥0.010。

技术领域

本发明涉及作为变压器的铁芯材料使用的方向性电磁钢板及其制造方法、特别是张力绝缘皮膜的密合性优异的方向性电磁钢板及其制造方法。

背景技术

方向性电磁钢板是由高取向集中于{110}001取向(以下为高斯(Goss)取向)的晶粒构成的含有7质量％以下Si的硅钢板，主要作为变压器的铁芯材料使用。方向性电磁钢板中的高斯取向的高取向集中是利用被称为二次再结晶的晶粒生长现象来实现的。

方向性电磁钢板作为磁特性被要求磁通密度高(以B8值为代表)、铁损低(以W17/50值为代表)，但最近，从节能的观点出发，对于功率损耗的降低即铁损的降低的要求在进一步提高。

在方向性电磁钢板中，磁畴在交流磁场之下伴随磁畴壁的移动而发生变化。虽然磁畴壁的移动平稳顺利对于铁损的降低是有效的，但如果观察磁畴的活动，则也存在不活动的磁畴。

为了进一步降低方向性电磁钢板的铁损，消除阻碍磁畴的活动的钢板表面的镁橄榄石(Mg₂SiO₄)系皮膜(以下有时称为“玻璃皮膜”)的界面的凹凸所引起的钉扎效应是重要的。为了消除该钉扎效应，在钢板表面不形成阻碍磁畴的活动的玻璃皮膜是有效的手段。

作为消除上述钉扎效应的手段，例如，在专利文献1～21中公开了下述内容：控制脱碳退火的露点，在脱碳退火时形成的氧化层中，不形成Fe系氧化物(Fe₂SiO₄、FeO等)；以及，作为退火分离剂，使用不与二氧化硅反应的氧化铝等物质，在成品退火后实现表面的平滑化。

另外，在将方向性电磁钢板作为变压器的铁芯材料来使用的情况下，由于必须确保钢板的绝缘性，因此在钢板表面形成具有张力的绝缘皮膜。例如，专利文献6中公开的将以胶体状二氧化硅和磷酸盐作为主体的涂布液涂布于钢板表面并烧结来形成绝缘皮膜的方法由于对钢板的张力赋予的效果大，因此不仅确保绝缘性，而且对于降低铁损也是有效的。

像这样在成品退火工序中产生的玻璃皮膜之上形成以磷酸盐作为主体的绝缘皮膜是一般的单方向性硅钢板的制造方法。

在玻璃皮膜之上形成上述绝缘皮膜的情况下，可得到相当大的皮膜密合性，但在将玻璃皮膜除去的情况下、或在成品退火工序中没有特意地形成玻璃皮膜的情况下，皮膜密合性不充分。

在将玻璃皮膜除去的情况下，由于需要仅通过涂布涂布液而形成的张力绝缘皮膜来确保所需的皮膜张力，因此必然地不得不厚膜化，需要更进一步的皮膜密合性。

因此，就以往的皮膜形成法而言，实现充分体现镜面化的效果程度的皮膜张力、并且也确保皮膜密合性是困难的，无法充分降低铁损。于是，作为用于确保张力绝缘皮膜的皮膜密合性的技术，例如在专利文献22～25中提出了一种方法，其在形成张力绝缘皮膜之前，在完成成品退火的单方向性硅钢板的表面形成氧化膜。

例如，专利文献23中公开的技术为下述方法：对制备成镜面化状态或接近镜面的状态的完成成品退火的单方向性硅钢板，在各温度下、在特定的气氛中实施退火，在钢板表面形成外部氧化型的氧化膜，通过该氧化膜来确保张力绝缘皮膜与钢板的密合性。